Номер 5, страница 194 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

5. Чем отличается атом, находящийся в основном состоянии, от атома, находящегося в возбужденном состоянии?

5.

Различие между атомом, находящимся в основном состоянии, и атомом в возбужденном состоянии заключается в их полной энергии, конфигурации электронной оболочки и стабильности.

Основное состояние — это состояние атома с наименьшей возможной энергией. В этом состоянии все электроны в атоме занимают самые низкие из доступных им энергетических уровней (орбиталей) в соответствии с фундаментальными принципами квантовой механики, такими как принцип Паули. Атом в основном состоянии является энергетически наиболее стабильным и может находиться в нем неограниченно долго, если на него не оказывается внешнее воздействие.

Возбужденное состояние — это любое состояние атома, энергия которого превышает энергию основного состояния. Атом переходит в возбужденное состояние, когда он поглощает энергию извне. Эта энергия заставляет один или несколько электронов "перепрыгнуть" на более высокий, незанятый энергетический уровень. Источником энергии может быть, например, поглощение фотона света или столкновение с другой частицей (в газе при высокой температуре). Важно, что атом может поглотить только те порции (кванты) энергии, которые в точности равны разнице между энергиями его уровней: $\Delta E = E_{возб} - E_{осн}$.

Главным следствием этого различия в энергии является разная стабильность. Возбужденное состояние нестабильно. Атом стремится вернуться в наиболее устойчивое основное состояние, и для этого он должен избавиться от избыточной энергии. Этот процесс, называемый релаксацией или спонтанным излучением, обычно происходит путем испускания кванта света — фотона. Время жизни атома в возбужденном состоянии, как правило, очень короткое и составляет порядка $10^{-8}$ с.

Таким образом, можно выделить три ключевых отличия:

1. Энергия: в основном состоянии минимальна, в возбужденном — выше.
2. Расположение электронов: в основном состоянии электроны занимают самые низкие возможные уровни, в возбужденном — хотя бы один электрон находится на более высоком уровне.
3. Стабильность: основное состояние стабильно, возбужденное — нестабильно и кратковременно.

Ответ: Атом в основном состоянии отличается от атома в возбужденном состоянии своей энергией, расположением электронов и стабильностью. В основном состоянии атом имеет минимально возможную энергию, все его электроны находятся на самых низких доступных энергетических уровнях, и это состояние стабильно. В возбужденном состоянии атом обладает большей энергией, так как как минимум один из его электронов перешел на более высокий энергетический уровень после поглощения энергии извне. Возбужденное состояние нестабильно, и атом стремится вернуться в основное состояние, испуская избыток энергии (как правило, в виде фотона).